基于ELECTRE法的城市轨道交通工程安全风险排序

张 莉，张 驰，肖丽群，蒲卓然

(四川师范大学工学院，四川成都610101)

城市轨道交通建设工程具有投资大、施工周期长、施工项目多、施工技术复杂、不可预见因素多以及社会影响大等特点，是一项高风险建设工程［1］。城市轨道交通的迅速发展，使得相关各方面的资源紧张，建设期间事故发生率也随之增加。因此如何加强城市轨道交通建设的安全风险管理，减少事故发生，是城市轨道交通建设的重中之重。

在风险管理中，城市轨道交通工程建设中存在大量风险，与此同时风险管理所拥有的资源，如人员、资金和时间等都是有限的。因此，是否应对其中部分风险投入更多的关注度?哪些风险应投入较多的关注度?应如何合理分配风险管理资源?要解决这些问题都需要对城市轨道交通工程建设期的风险进行排序，识别出需要重点关注的风险因素，有的放矢地进行风险管理，合理配置资源。

基于此，文章在风险管理目标的指导下，从风险的自然属性和风险管理活动两个角度来确立风险排序的评价指标。为了克服传统的风险概率和风险影响相乘的缺陷，运用ELECTRE方法对风险进行排序，最后结合实例进行检验。

1 风险排序的评价指标

一直以来对风险排序大部分学者都是从风险的定义出发，即风险的发生概率和风险影响两个方面来衡量风险的重要程度。范益群根据可靠度，运用改进的AHP法对地铁深基坑和区间施工阶段风险发生概率和损失进行评价［2］。陈龙(2004)运用改进成信心指数法，得到了软土地盾构隧道施工期主要风险事故的发生概率及损失［3］。周荣义运用FMEA分析了盾构施工过程中各风险因素的损失［4］。侯艳娟(2007)等利用模糊数学综合评价方法，对地铁隧道开挖对周边建筑物的影响进行了风险分析和评估［5］。黄宏伟等人(2009)采用专家调查法和CIM模型，将工程风险指标作为评价标准，对上海长江盾构隧道工程开展了风险评估研究［6］。杨更社等人利用模糊层次综合评判法建立了西安地铁1号线区间特殊地段施工风险评估模型，得出了风险发生概率［7］。钟威等人采用R=P×C，得到了各风险因素的风险等级［8］。计算方法，李聪等人运用基于集对分析的五元联系数风险综合评价模型，建立了地铁施工系统的风险综合评价体系，分析地铁施工的风险态势及风险发展趋势［9］。

以上研究大都是从风险发生概率和影响严重程度两个角度来进行风险评价。由于城市轨道交通项目施工风险复杂多变，仅仅考虑风险的自然属性，这样的评价指标是不全面和不科学的，因此在确定风险排序时应考虑风险的多维性。本文从风险发生概率、风险影响、可预知性和风险应对能力四个维度刻画风险，为了避免传统的风险矩阵方法中乘积效应的缺陷，运用常用的ELECTRE的多属性决策方法对各风险进行排序。

2 简化的ELECTRE法

ELECTRE方法的核心是风险间的级别高于关系，再运用级别高于关系从一系列风险中筛选出某些相对级别较高的风险。应用净优势值和ELECTRE法修正模型［10］对模型进行简化，避免了传统ELECTRE方法由于阈值的主观性使结果有所差异，也方便排序。

(1)从m个评价指标对n个风险a1，a2，…，an进行评价，给出每个风险的评价值，得到矩阵A。

(2)计算正规化矩阵。将矩阵A的列向量加以正规化得到矩阵R。

(3)计算权重正规化矩阵vij。权重用W(j=1，2，…，m)表示，Wj表示第j个评价指标权重的重要性程度。其中wj=1。

(4)将权重正规化V中任两个不同行进行比较，如果第k列中第i行的v值比第j行的v值高，则k归类于一致性集合Cij，否则属于非一致性集合Dij，其中k=1，2，…，m。一致性集合和非一致性集合的表达式表示如下：

(5)求一致性矩阵。将每个一致性集合中各元素代表的指标权重相加，得到一致性矩阵C。

式中：cij表示风险ai比风险aj的相对优势指数。

(6)求非一致性矩阵。将每个非一致性集合中元素所对应的两个风险的加权指标值之差的除以两个风险所有加权指标值之差的最大值就是两个风险的相对劣势指数dij。表达式如下。

式中：dij表示风险ai比风险aj的相对劣势指数，其值越小，ai劣于aj的程度越小。

(7)求修正型非一致性矩阵。

(8)修正型加权合计矩阵。

(9)求净优势值。

其中CK越大，说明风险ak越大。

(10)排序。根据各风险的净优势值进行排序，就可以得到各风险最终的排序。

3 实例分析

本文案例选取某地铁建设工程其中一段站区间为例，以参与建设该地铁工程的施工项目管理的专家学者为调研对象，通过查阅类似工程建设风险资料和征询相关专家意见，识别出了数十种风险，选取了其中最主要的5种风险：坍塌 (A1)、设计失误 (A2)、地下管线破坏 (A3)、环境污染 (A4)、机械故障及事故 (A5)。同时由专家从风险发生概率、风险影响、风险应对能力、风险可预见性4个方面给出评分，结果详见表1。风险评价指标的权重采用层次分析法进行计算，其计算结果为w=(0.123，0.46，0.35，0.061) 。

表1 评价指标体系与指标评价值

净优势值计算与风险排序。

一致性矩阵：

非一致性矩阵：

修正型非一致性矩阵：

修正型加权合计矩阵：

5种最主要的风险对应的净优势值分别为C1=2.75，C2=-2.95，C3=-1.22，C4=0.57，C5=2.21。根据净优势值越大风险越大的原则，就有A1＞A5＞A4＞A3＞A2。因此坍塌是风险最大的，其次是机械故障及机械事故和环境污染，最后是地下管线破坏和设计失误。在进行地铁建设项目风险管理时应该投入更多的资源在坍塌和机械故障及机械事故上，设计失误可以投入相对较少的资源。

4 结束语

风险排序是安全风险管理的重要环节，也是安全风险管理的重要内容。由于时间、预算等因素的限制，为了同时处理所有风险，对风险排序能适当及时地反映在风险管理中，这有助于提出有效的风险降低措施。文章在风险管理目标指导下，基于建设单位的风险管理能力和水平，从风险的自然属性和管理属性两个方面确立评价指标，运用ELECTRE法对风险进行排序，为合理分配资源提供依据，有助于管理者做出科学的决策。